題目性質:自編仿真題——題目、材料、選項、數據與情境均為按課程標準與聯招常見考點獨立編寫的原創仿真題,非真題原文,未取自任何題庫、教輔或試卷;解析與採分點為教研整理,非官方評分標準。
一、考點定位與做題順序
分解電壓 = 陽極實際析出電位 − 陰極實際析出電位。陰極按還原電位從正到負挑最容易的;陽極氧化要加上超電勢,所以實際值比標準值更正。「誰先析出」不能只排標準電位表,還得把超電勢與濃度項一起放進去。
自編示意:溶液含 Cu²⁺、Zn²⁺、H⁺ 各 0.100 mol/L(濃度項本題按標準態近似處理),惰性電極;O₂ 超電勢 0.40 V、H₂ 超電勢 0.30 V。電勢與超電勢均為自編示意值,不代表真實物質常數。
二、逐題精講
題1
題1 判定陰極析出順序,求理論分解電壓與實際分解電壓。
解析
陰極還原電位:Cu²⁺/Cu 為 +0.34 V,H⁺/H₂ 標準 0.00 V 但計超電勢後實際析出電位為負 0.30 V,Zn²⁺/Zn 為 −0.76 V。故 Cu 最先析出,H₂ 次之,Zn 最後。
陽極 O₂ 標準 +1.23 V,加超電勢後為 1.63 V。理論分解電壓(不計超電勢)= 1.23 − 0.34 = 0.89 V;實際分解電壓 = 1.63 − 0.34 = 1.29 V,比理論增加 0.40 V,相對 44.9%。
答案 順序 Cu → H₂ → Zn;理論 0.89 V、實際 1.29 V,增加 0.40 V(44.9%)。
採分點 陰極排序 2 分、陽極超電勢 1 分、理論電壓 1 分、實際電壓 1 分、增量 1 分。
易錯點 把 H₂ 超電勢加到分解電壓裡卻忘了 Cu 側沒有超電勢,或把陰極順序按絕對值排。
題2
題2 若誤把 Zn²⁺ 當成陰極次優先(跳過 H₂),分解電壓會是多少?
解析
誤按 Zn 析出:理論分解電壓 = 1.23 − (−0.76) = 1.99 V,比 Cu 析出的 0.89 V 高 1.10 V。
這 1.10 V 就是「選錯析出對象」的代價:電位越負,把它還原出來所需外加電壓越大。實際體系裡 Cu²⁺ 未耗盡前不會輪到 Zn,因此 1.99 V 不是本題的工作電壓,只能作為錯法回代的報警值。
答案 得 1.99 V,比 0.89 V 高 1.10 V;屬錯法報警值,非工作電壓。
採分點 錯法電壓 2 分、差值 1 分、排序依據 1 分、報警說明 2 分。
易錯點 把 1.99 V 當成本題實際分解電壓寫進結論。
三、規律小結與對照表
| 電極 | 標準電位 | 計超電勢後 | 分解電壓貢獻 |
|---|---|---|---|
| 陰極 Cu | +0.34 V | +0.34 V | 被減數 |
| 陰極 H₂ | 0.00 V | 負 0.30 V | 次優先 |
| 陰極 Zn | −0.76 V | −0.76 V | 錯法得 1.99 V |
| 陽極 O₂ | +1.23 V | 1.63 V | 減數 |
小結:分解電壓按「陽極實際 − 陰極實際」算;陰極排序要含超電勢,電位越負所需電壓越大。
四、自測清單
- 能按還原電位排出陰極順序
- 能說明 H₂ 超電勢的作用
- 能算理論分解電壓
- 能算計超電勢後的實際分解電壓
- 能回代選錯析出對象的報警值
- 能區分報警值與工作電壓